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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche ein Lichtleitelement mit einer Einkoppelseite und einer Auskoppelseite aufweist, welches als Lichtleiter mit nichtlinearen optischen Eigenschaften ausgeführt ist sowie eine Leuchtquelle umfasst, welche vor der Einkoppelseite des Lichtleitelementes angeordnet und dazu ausgebildet ist, Laserlicht zu erzeugen und in die Einkoppelseite des Lichtleitelementes einzustrahlen.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2008 022 795 A1 ist ein Kfz-Scheinwerfer bekannt, welcher zumindest einen Halbleiterlaser als Lichtquelle sowie einen Lichtmodulator umfasst, der die Abstrahlcharakteristik des vom Halbleiterlaser abgestrahlten Lichts in vorgegebener Weise verändert. Des Weiteren offenbart die DE 10 2008 022 795 A1 ein Gehäuse sowie dass die Lichtquelle außerhalb dieses Gehäuses angeordnet sein kann und dass das Licht der Lichtquelle mittels einer Faseroptik in das Gehäuse führbar ist.
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Ferner offenbart die
EP 1 000 297 ein Fahrzeug-Beleuchtungssystem, welches eine Vielzahl von Lichtemissionsquellen auf Halbleiterbasis umfasst, welche an einer zentralen Position innerhalb eines Fahrzeugs angeordnet sind. Das Licht von den Lichtquellen wird in eine Vielzahl von Lichtleitern geleitet, wobei wenigstens einige der Lichtleiter so verteilt sind, dass sie optische Lasten an dem Fahrzeug trennen. Ferner werden die Lichtquellen temperaturgeregelt, um Änderungen des Lichtausgangs der Lichtquellen auf Grund von sich ändernder Fahrzeug-Umgebungstemperaturen zu verringern.
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Die Bedeutung von Licht im Straßenverkehr als auch von Ambientelicht in und an einem Kraftfahrzeug hat in den letzten Jahren stetig zugenommen. Dies ist unter anderem auch auf die Zunahme der Bedeutung von zum Beispiel den Fahrzeug-Scheinwerfern als herausstechende Designmerkmale eines Kraftfahrzeugs insgesamt zurückführbar. Unter anderem aus diesem Grund erfreuen sich besonders auf Lasertechnologien basierende Scheinwerfer auch auf Grund ihrer speziellen Lichtcharakteristik einer stark zunehmenden Beliebtheit, insbesondere, da diese Scheinwerfer auch sehr gut zur Erzeugung von weißem Licht geeignet sind. Dem Stand der Technik sind dabei bereits verschiedene Verwendungen von auf speziellen Lasertechnologien basierenden Lichterzeugungsprinzipien in Kraftfahrzeugscheinwerfern, insbesondere zur Erzeugung von weißem Licht bekannt. Einige dieser Scheinwerfer basieren beispielsweise auf dem sogenannten Remote-Phosphor-Prinzip, während in anderen Scheinwerfern kohärentes Licht unterschiedlicher Wellenlängen zu einer vorbestimmten Lichtfarbe superpositioniert wird. Allerdings weisen die meisten dieser Scheinwerfer nicht zu vernachlässigende Nachteile auf. So verliert das Laserlicht beispielsweise bei dem Remote-Phosphor-Prinzip während der Konvertierung am Phosphor seine vorteilhaften Eigenschaften, wie unter anderem seine Bündelung und seine Kohärenz.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Scheinwerfer bereitzustellen, welcher auf einem zu den genannten Prinzipien alternativen Ansatz der Verwendung von Laserlicht zur Erzeugung und Abstrahlung von insbesondere weißem Licht dient.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mit einer Leuchtvorrichtung gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß wird eine Leuchtvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, welche ein Lichtleitelement umfasst, welches eine Einkoppelseite und eine Auskoppelseite sowie eine Lichtquelle aufweist, welche vor der Einkoppelseite des Lichtleitelementes angeordnet und dazu ausgebildet ist, Laserlicht zu erzeugen und in die Einkoppelseite des Lichtleitelementes einzustrahlen. Erfindungsgemäß ist das Lichtleitelement als Lichtleiter mit nichtlinearen optischen Eigenschaften ausgeführt.
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Der Vorteil einer derart ausgeführten Leuchtvorrichtung ist, dass in einen nichtlineare optische Eigenschaften aufweisenden Lichtleiter eingekoppeltes Laserlicht in seinem Spektrum verändert aus diesem Lichtleiter austritt, ohne dass sich die Lichtleistung des eingekoppelten Lichtes innerhalb des nichtlineare optische Eigenschaften aufweisenden Lichtleiter signifikant verringert, da das aus dem nichtlinearen Lichtleiter austretende Laserlicht weiterhin kohärent ist. Durch diese hohe Ausgangslichtleistung kann die Anzahl der beispielsweise in einem Fahrzeug oder innerhalb eines Scheinwerfers angeordneten Lichtquellen reduziert sein. Ferner können derartige Leuchtvorrichtungen sehr klein ausgeführt werden. Des Weiteren erzeugen derartige Lichtquellen ein sehr scharf abgegrenztes, helles Licht mit einem charakteristischen Lichtbild.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der nichtlineare Lichtleiter dazu ausgebildet, das Spektrum des in die Einkoppelseite des nichtlinearen Lichtleiters eingekoppelten Laserlichtes zu verändern und das in seinem Spektrum veränderte Licht über seine Auskoppelseite auszukoppeln. Dadurch wird es beispielsweise möglich, ein Superkontinuum, also weißes Laserlicht, das heißt Laserlicht, welches ein extrem verbreitertes optisches Spektrum besitzt, abzustrahlen. Während Laserlicht meist relativ schmalbandig ist, kann ein Superkontinuum einen Frequenzbereich von mehr als einer Oktave umfassen.
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Vorzugsweise ist das Lichtleitelement als nichtlineare optische Faser ausgeführt. Nichtlineare optische Fasern, also optische Fasern, welche nichtlineare optische Eigenschaften aufweisen, sind flexibel, besonders biegbar, kostengünstig und weisen eine hohe Lichtleitfähigkeit auf.
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Bevorzugt ist die Lichtquelle als Laserlichtquelle ausgeführt, welche dazu ausgebildet ist, Laserlicht im infraroten Spektralbereich zu emittieren. Durch die Verwendung einer derartigen Lichtquelle, welche infrarotes Laserlicht, also Laserlicht mit einer Wellenlänge aus dem infraroten Spektralbereich abzustrahlen vermag, kann auf einfache Weise weißes, kohärentes Licht erzeugt werden. Dazu braucht das infrarote Laserlicht lediglich in das Lichtleitelement mit den nichtlinearen optischen Eigenschaften eingekoppelt zu werden. Bei dem aus dem Lichtleitelement mit den nichtlinearen optischen Eigenschaften ausgekoppelten Licht handelt es sich dann um weißes Licht.
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In einer bevorzugten Weiterentwicklung dieser Ausführungsform ist das aus der Auskoppelseite des Lichtleitelementes ausgekoppelte Licht weißes Licht. Mit anderen Worten ausgedrückt handelt es sich bei dem von dem Lichtleitelement ausgehenden Licht bevorzugt um ein Superkontinuum.
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Vorzugsweise weist die Leuchtvorrichtung ferner eine strahlformende Optik auf, welche vor der Auskoppelseite des Lichtleitelementes angeordnet ist und auf welche aus der Auskoppelseite des Lichtleitelementes ausgekoppeltes Licht trifft. Mit einer derartigen Optik lässt sich das aus der Auskoppelseite des Lichtleitelementes austretende Licht formen. Das abgestrahlte Licht kann dann beispielsweise zu einer gewünschten, vorbestimmten Lichtverteilung aufgefächert werden, sodass die Leuchtvorrichtung optimal auf ihren individuellen Einsatzort, beispielsweise in den Front- oder Rückscheinwerfern eines Kraftfahrzeugs, abgestimmt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist aus der strahlformenden Optik austretendes Licht eine Lichtverteilung auf, welche der Lichtverteilung des von einem Kraftfahrzeugscheinwerfer emittierbaren Lichtes entspricht. Mit anderen Worten ausgedrückt wird in die strahlformende Optik eingestrahltes Licht von der strahlformenden Optik bevorzugt so geformt, dass das aus der strahlformenden Optik austretende Licht die bestehenden Normen beziehungsweise Auflagen für das von im Straßenverkehr eingesetzten Scheinwerfern zu emittierende Licht erfüllt.
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Vorzugsweise ist die strahlformende Optik als refraktive Optik ausgeführt.
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Ferner bevorzugt ist die strahlformende Optik als diffraktive Optik ausgeführt. Diffraktive Optiken erlauben sehr scharfe Abbildungen mit hoher Schärfentiefe. Ferner sind diffraktive Optiken sehr klein und leicht.
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Des Weiteren bevorzugt ist die strahlformende Optik als Freiformlinse ausgeführt. Durch die Verwendung derartiger Freiformlinsen können bestimmte Lichtbündel mit charakteristischer Form erzeugt werden.
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Ferner bevorzugt ist die strahlformende Optik als Polyellipsoid-Projektionsmodul ausgeführt. Auch durch derartige Polyellipsoid-Projektionsmodule lassen sich charakteristische Strahlformungen erreichen, welche einen hohen Wiedererkennungswert aufweisen.
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In einer ferner bevorzugten Ausführungsform sind die Lichtquelle und die strahlformende Optik räumlich voneinander entkoppelt angeordnet. Durch eine solche räumliche Entkopplung kann die Lichtquelle beispielsweise zentral innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet werden, während eine oder mehrere strahlformende Optiken innerhalb der Kraftfahrzeugscheinwerfer angeordnet sind. Dadurch kann Material eingespart und der im Kraftfahrzeug zur Verfügung stehende Bauraum besser ausgenutzt werden.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 ein prinziphaft dargestelltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, und
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2 ein prinziphaft dargestelltes Ausführungsbeispiel einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten, erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der 1 ist ein prinziphaft dargestelltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung 40 für ein Kraftfahrzeug 50 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 50 selbst ist in 1 nicht dargestellt. Diese Leuchtvorrichtung 40 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft drei Lichtleitelemente 30, welche jeweils eine Einkoppelseite 4 und eine Auskoppelseite 3 aufweisen. Ferner umfasst die Leuchtvorrichtung 40 eine Lichtquelle 20, welche vor den Einkoppelseiten 4 der Lichtleitelemente 30 angeordnet und dazu ausgebildet ist, Laserlicht zu erzeugen und in die Einkoppelseiten 4 der Lichtleitelemente 30 einzustrahlen beziehungsweise einzukoppeln. Die Lichtleitelemente 30 sind im Bereich ihrer Einkoppelseiten 4 gebündelt und mit ihren Einkoppelseiten 4, also mit ihren Einkoppelflächen, das heißt mit den Randflächen der Lichtleitelemente 30, in welche das Licht in die Lichtleitelemente 30 einkoppelbar ist, senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung vor der Lichtaustrittsöffnung der Lichtquelle 20 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Lichtleitelemente 30 ferner rein beispielhaft als Lichtleiter mit nichtlinearen optischen Eigenschaften ausgeführt. Genauer ausgedrückt sind die Lichtleiter als flexible, nichtlineare optische Fasern ausgeführt, also als flexible Fasern, welche nichtlineare optische Eigenschaften aufweisen.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind die nichtlinearen Lichtleiter rein beispielhaft dazu ausgebildet, das Spektrum des in ihre Einkoppelseiten 4 eingekoppelten Lichtes zu verändern und das im Spektrum veränderte Licht jeweils über ihre Auskoppelseiten 3 auszukoppeln. Ferner sind die Auskoppelseiten 3 der Lichtleitelemente 30 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft voneinander beabstandet angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 20 rein beispielhaft als Laserlichtquelle ausgeführt, welche dazu ausgebildet ist, Laserlicht im infraroten Spektralbereich zu emittieren und im Wesentlichen in die Einkoppelseiten 4 der Lichtleitelemente 30 einzustrahlen. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die Lichtquelle 20 rein beispielhaft als Laserlichtquelle realisiert und dazu ausgebildet, infrarotes Laserlicht zu erzeugen und in die Einkoppelseiten 4 der Lichtleitelemente 30 einzustrahlen. Des Weiteren ist das aus den Auskoppelseiten 3 der Lichtleitelemente 30 ausgekoppelte Licht in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft weißes Licht. Bei dem aus den Lichtleitelementen ausgehenden Licht handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel also mit anderen Worten ausgedrückt um ein Superkontinuum. Es können allerdings auch erfindungsgemäße Leuchtvorrichtungen 40 mit anderen Lichtquellen 20 ausgeführt werden, welche auch zur Erzeugung, Emission und/oder Einkopplung anderer Laserspektren, beispielsweise zur Erzeugung schmalbandiger, nicht weißer Lichtspektren ausgebildet sind. Bei dem aus den Auskoppelseiten 3 der Lichtleitelemente 30 ausgekoppelten Licht muss es sich daher auch nicht um ein Superkontinuum handeln.
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Ferner weist die erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung 40 in diesem Ausführungsbeispiel je existierendem Lichtleitelement 30 eine strahlformende Optik 1 auf, welche jeweils vor den Auskoppelseiten 3 der Lichtleitelemente 30 angeordnet sind und auf welche das aus den Auskoppelseiten 3 der Lichtleitelemente 30 ausgekoppelte Licht trifft. Mit anderen Worten ausgedrückt weist die erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung 40 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft drei identisch ausgeführte strahlformende Optiken 1 auf, wobei jeweils eine strahlformende Optik 1 vor jeweils einer Auskoppelseite 3 eines Lichtleitelementes 30 angeordnet ist, sodass das aus einer Auskoppelseite 3 eines Lichtleitelementes 30 ausgekoppelte Licht zumindest zu einem großen Teil in die der jeweiligen Auskoppelseite 3 zugeordneten strahlformenden Optik 1 eingestrahlt wird. Die strahlformenden Optiken 1 sind dazu ausgebildet, das in sie einfallende Licht auf vorbestimmte und von der jeweiligen Ausgestaltung der strahlformenden Optiken 1 abhängigen Art und Weise zu formen beziehungsweise zu gestalten. In diesem Ausführungsbeispiel weist das aus den strahlformenden Optiken 1 austretende Licht jeweils eine Lichtverteilung auf, welche jeweils der Lichtverteilung des von einem Kraftfahrzeugscheinwerfer emittierbaren Lichtes entspricht. Mit anderen Worten ausgedrückt vermag die Kombination beziehungsweise das System aus Lichtquelle 20, Lichtleitelementen 30 und strahlformenden Optiken 1 Licht mit einer Lichtverteilung abzustrahlen, welches die bestehenden Normen für beziehungsweise Anforderungen an die Lichtabstrahlung von Kraftfahrzeugscheinwerfern erfüllt.
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In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den strahlformenden Optiken 1 rein beispielhaft um Polyellipsoid-Projektionsmodule. Die strahlformenden Optiken 1 können allerdings auch rein beispielhaft als refraktive und/oder als diffraktive Optiken ausgeführt sein. Es können allerdings auch erfindungsgemäße Leuchtvorrichtungen 40 ausgeführt sein, welche als Freiformlinsen oder aber auch als andere Linsen beziehungsweise andersartige Optiken ausgeführt sind.
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Die 2 zeigt ein prinziphaft dargestelltes Ausführungsbeispiel einer in einem Kraftfahrzeug 50 angeordneten, erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung 40. Genauer ausgedrückt zeigt die 2 eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 50, in welchem ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung 40 angeordnet ist. Die Art der Anordnung der Leuchtvorrichtung 40 sowie die Leuchtvorrichtung 40 selbst sind in 2 prinziphaft und freigelegt dargestellt. Eine real verbaute erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung 40 ist für einen äußeren Betrachter des Kraftfahrzeugs 50 mit Ausnahme des von der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung 40 abstrahlbarem Lichtes nicht sichtbar. Die Leuchtvorrichtung 40 weist zwei Lichtquellen 20 auf, welche rückseitig zueinander positioniert und rein beispielhaft in dem Bauraum eines Kraftfahrzeuges 50, hier ferner rein Beispielhaft zentral im Kraftfahrzeug 50, angeordnet sind. Die zwei Lichtquellen 20 sind jeweils dazu ausgebildet, ein Laserlicht, in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft ein Laserlicht im infraroten Spektralbereich, zu erzeugen und zu emittieren. Jeweils vor den Lichtaustrittsöffnungen der Lichtquellen 20 sind jeweils zwei Lichtleitelemente 30 mit ihren Einkoppelseiten 4 so angeordnet, dass das von den Lichtaustrittsöffnungen der Lichtquellen 20 ausgehende infrarote Laserlicht in die Einkoppelseiten 4 der Lichtleitelemente 30 eingekoppelt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, weisen die Lichtleitelemente 30 jeweils eine Einkoppelseite 4 und eine Auskoppelseite 3 auf, wobei sie mit ihren Einkoppelseiten 4 jeweils vor einer der Lichtaustrittsöffnungen einer der beiden Lichtquellen 20 angeordnet sind. Die Lichtleitelemente 30 sind in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft als Lichtleiter mit nichtlinearen optischen Eigenschaften, konkreter ausgedrückt als nichtlineare optische Fasern ausgeführt. Fahrzeugintern ist dabei jeweils ein Lichtleiter von einer der Leuchtquellen 20 in einen der beiden Frontscheinwerfer oder in einen der beiden Rückscheinwerfer des Kraftfahrzeugs 50 geführt. Mit anderen Worten ausgedrückt sind in diesem Ausführungsbeispiel ein erstes und ein zweites Lichtleitelement 30 von einer der beiden Lichtquellen 20 ausgehend, getrennt voneinander in den linken und in den rechten Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs 50 geführt, wobei die Auskoppelseiten 3 der Lichtleitelemente 30 jeweils innerhalb der Frontscheinwerfer angeordnet sind. Ferner sind ein drittes und ein viertes Lichtleitelement 30 von der verbleibenden Lichtquelle 20 ausgehend, getrennt voneinander in den linken und in den rechten Rückscheinwerfer des Kraftfahrzeugs 50 geführt, wobei die Auskoppelseiten 3 der Lichtleitelemente 30 jeweils innerhalb der Rückscheinwerfer angeordnet sind. Jeweils vor den Auskoppelseiten 3 der Lichtleitelemente 30 ist je Lichtleitelement 30 eine strahlformende Optik 1 angeordnet, auf welche das aus den Auskoppelseiten 3 ausgekoppelte Licht trifft. Die strahlformenden Optiken 1 sind in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft als Freiformlinsen ausgeführt. Ferner sind wie in 2 ersichtlich die Lichtquellen 20 und die strahlformenden Optiken 1 rein beispielhaft voneinander entkoppelt angeordnet, also getrennt voneinander innerhalb des Kraftfahrzeugs 50 verbaut. Somit sind die Scheinwerfer des Kraftfahrzeugs 50 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft im Wesentlichen aus der Kombination beziehungsweise aus dem System aus den Lichtquellen 20, den Lichtleitelementen 30 sowie den strahlformenden Optiken 1 gebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 50
- Kraftfahrzeug
- 40
- Leuchtvorrichtung
- 30
- Lichtleitelement
- 20
- Lichtquelle
- 4
- Einkoppelseite
- 3
- Auskoppelseite
- 1
- Strahlformende Optik
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008022795 A1 [0002]
- EP 1000297 [0003]
